建筑设备-采暖

1、第六章 采 暖,主要内容：,概念：用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活或工作条件的技术。 组成：热媒制备(热源) 热媒输送 热媒利用(散热设备),主要内容：,第一节 传热学基本知识,第二节 采暖方式、热媒及系统分类,第四节 对流、辐射采暖系统,第三节 采暖系统的设计热负荷,第五节 采暖系统的散热设备及附件,第六节 分户、集中采暖热源,第六章 采 暖,第一节 传热学基本知识,传热概念： 热量和温度是密切相关的，在物体与物体之间或物体各部位之间，只要有温度差的存在，就会有热量的转移现象，而且热能总是由高温物体向低温物体转移，这种热的传递现象叫做传热。 在自然界中，温度差是

2、处处存在的，因此，热能的传递是普遍存在的，这是自然界中的基本规律之一。,采暖,第一节 传热学基本知识,供暖原理： 燃料的燃烧热媒（热水或蒸汽）通过管道传 热到房间（通过散热器）室内温度提高 房间的围护结构散热到室外室内温度降低 本质：温度差的存在而产生了热传递。,采暖,第一节 传热学基本知识,热量的传递划分为三种基本方式： 导热：温度不同的物体直接接触，温度较高的物体把热能传给温度较低的物体，或在同一物体内部，热能从温度较高的部分传给温度较低部分 。 热对流：依靠流体的运动，热量由一处传递到另一处 。 热辐射：物质是由分子、原子、电子等基本粒子组成的，原子中的电子受激或振动时，会产生交替变化的

3、电场和磁场，能量以电磁波的形式向外传播 。,采暖,第一节 传热学基本知识,导热特点： 传热过程中没有物质的迁移 ，热能的传递是靠分子(或其它微观离子)的热运动来完成。 密实的固体中存在单纯的导热过程。在液体和气体中通过导热传递的热能很少。,采暖,第一节 传热学基本知识,单层墙壁传热导热量： 通过墙壁传导的热量与墙壁的传热面积、壁面之间的温度差和导热时间成正比，与墙壁的厚度成反比，并与墙壁材料的导热性能有关,采暖,第一节 传热学基本知识,导热系数： 1、气体的导热系数最小，静止的空气具有很好的保温能力； 2、液体的导热系数次之； 3、金属的导热系数最大； 4、绝大多数非金属建筑材料的导热系数介于

4、0.33.5w(mC)之间。,采暖,第一节 传热学基本知识,工程中常把J0.23w(m0c)的材料称作保温隔热材料，如矿棉、泡沫塑料、珍珠岩等 。 各种材料的导热系数并不是固定不变的，它与材料的温度、湿度等因素有关。在通常情况下，材料的湿度增大，其导热系数将显著地增大。因此，保温材料一定要注意保持干燥。,采暖,第一节 传热学基本知识,多层平壁 ：,采暖,第一节 传热学基本知识,热对流 概念：依靠流体的运动，热量由一处传递到另一处的现象。 本质：当流体局部受热或冷却时，由于其密度将随之减小或增大，即要做上升或下降运动，其它地方的流体就会流过来补充，形成了流体分子的相对运动，热能由高温处向低温处发

5、生了传递。 特点:传热过程中流体质点发生了相对位移。,采暖,第一节 传热学基本知识,流体流动的起因： 自然对流：流体因各部分温度不同而引起的密度差异所产生的流动。 受迫对流：流体受外力，如泵、风机、水压头等作用产生的流动。 受迫对流的热交换速度较自然对流快 紊流较层流换热较好,采暖,第一节 传热学基本知识,对流换热的计算 牛顿冷却定律 ： 换热系数只是从数值上反映了这个复杂换热现象在不同条件下的综合强度。按表6-1选取。,采暖,第一节 传热学基本知识,热辐射 概念：物质原子中的电子受激或振动时，会产生交替变化的电场和磁场，能量以电磁波的形式向外传播，这就是辐射。 种类：各类电磁波的波长可从几万

6、分之一微米(1m110-6m)到数千米，包括一些射线、紫外线、伦琴射线、红外线、无线电波等。,采暖,第一节 传热学基本知识,特点： (1) 不依靠物质的直接接触而进行能量传递的。 (2) 伴随着能量形式的两次转化，即物体的内能首先转化为电磁波能发射出去，当此波射及另一物体表面并被吸收时，电磁波能又转化为物体的内能。 (3)一切物体只要其湿度高于绝对零度，都会不停地向外发射热射线。辐射换热是两物体互相辐射的结果。,采暖,第一节 传热学基本知识,热射线投射到物体上时，遵循可见光的传播规律。其中部分被物体吸收，部分被物体反射，其余则透过物体，根据能量守恒定律：,采暖,第一节 传热学基本知识,黑体：能

7、吸收全部热射线的物体(1) 白体：能反射全部热射线的物体(1) 透明体：能透过全部热射线的物体(n1) 自然界中绝对的黑体、白体、透明体是不存在的，它们都是物体热辐射的极限情况。,采暖,第一节 传热学基本知识,小结： 建 筑 物 围 护 结 构 和 换 热 设 备 的 传 热过 程，实 际 上 是 导 热 、 热 对 流 和 热 辐 射三 种 基 本 方 式 都 存 在 的 复 杂 的 换 热 过 程。,采暖,第一节 传热学基本知识,墙内侧对流换热： 墙壁的导热量： 墙外侧对流换热： 这三个阶段的能量相等，将三式左边相加可得： K传热系数，含义是当避免两侧流体的温度差为1K时，单位时间内通过没

8、平方米的壁面所传递的热量。,采暖,传热过程,第二节 采暖方式、热媒及系统分类,一、采暖方式： 按热源和散热设备位置分：分散采暖系统 集中采暖系统 按采暖范围分： 全面采暖 局部采暖 按采暖时间分： 连续采暖 间歇采暖 值班室采暖,采暖,第二节 采暖方式、热媒及系统分类,采暖方式的选择 所在地区气象条件（气温在5c以下的天数） 能源状况（能源的紧缺或丰富） 能源政策 环保 经济技术比较,采暖,第二节 采暖方式、热媒及系统分类,采暖的热媒及其选择 热水：民用建筑和无蒸汽的工厂采暖 蒸汽：厂区内有蒸汽的,采暖,第二节 采暖方式、热媒及系统分类,采暖系统的分类 按热媒分： 热水采暖系统 蒸汽采暖系统

9、按散热设备分： 散热器采暖系统 热风采暖系统 按散热方式分： 对流采暖系统 辐射采暖系统,采暖,第三节 采暖系统的设计热负荷,概念：是指在室外设计温度下，为达到要求的室内温度，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。 计算目的：按需暖量设计采暖系统。 计算方法：理论计算 估算,采暖,第三节 采暖系统的设计热负荷,一、采暖室内外空气计算参数 1、室外计算温度：历年平均每年不保证五天的日平均温度。见设计手册。 2、室内计算温度：室内离地面1.52.0m高处的空气温度，它取决于建筑物的性质和用途。 3、室内空气流速：民用建筑及工业企业辅助建筑不宜大于0.3m/s工业建筑，当室内散热量小于23W/m2

10、时不宜大于0.3 m/s，当室内散热量大于或等于23W/m2时不宜大于0.5 m/s,采暖,第三节 采暖系统的设计热负荷,理论法计算热负荷： Q1-围护结构的传热耗热量； Q2-称为冷风渗透耗热量； Q3-冷风侵入耗热量； Q10-太阳辐射进入室内的热量。,采暖,第三节 采暖系统的设计热负荷,估算法单位面积采暖热指标法（初步和扩初设计） qF为单位面积热指标，参考下表取值。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,一、对流采暖系统 热水采暖系统 蒸汽采暖系统 热风采暖与空气幕,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,1 热水采暖系统 概念：以热水为热媒的采暖系统，称为热水采暖系统。 分类：按热水采暖循环动

11、力： 重力（自然）循环系统：靠水的密度差进行循环。 机械循环系统：靠机械力进行循环。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,按供回水方式的不同，分为： 上供下回式 下供下回式 中供式 下供上回式 混合式系统,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,按散热器连接方式的不同分为： 垂直式 水平式: 串联式 跨越式,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,按并联环路水的流程不同分为： 同程式 异程式,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,按供水温度的不同分为： 低温水采暖系统：水温低于或 等于100的热水系统；设计供回水温度多采用95 70，适用于住宅、办公楼、医院及托幼建筑。 高温水采暖系统：水温超过100的热水系统

12、；设计供回水温度多采用130-80，适用于其他民用及工业建筑。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,按连接散热器管道数量的不同： 单管式 双管式,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,2 蒸汽采暖系统 （1）原理 蒸汽从热源1沿蒸汽管路2进入散热设备4，蒸汽凝结放出热量后，凝水通过疏水器5再返回热源重新加热。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,（2）特点： 1、热量高 2、两相流 3、节省散热设备的面积 4、流速大 5、无静压力,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,（3）分类 按照供汽压力的大小分 高压蒸汽供暖系统：供汽表压力高于70kpa；适用于工业建筑； 低压蒸汽供暖系统：供汽表压力等于或低于70

13、kpa；适用于要求较低的民用建筑及工业建筑； 真空蒸汽供暖系统：系统中的压力低于大气压。真空蒸汽供暖因需要使用真空泵装置，系统复杂，在我国很少使用。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,（3）分类 按照蒸汽干管布置的不同，将蒸汽供暖系统分为三类：上供式、中供式、下供式； 按照立管的布置特点，将蒸汽供暖系统分为两类：单管和双管式。目前我国多采用双管式； 按照回水动力不同，将蒸汽供暖系统分为两类：重力回水和机械回水。一般都采用机械回水方式。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,3热风采暖与空气幕 热媒：室内再循环空气 原理：首先用空气加热器对空气进行加热处理，然后送入采暖房间放热，从而达到维持或提高室

14、温的目的。系统为闭式循环。 特点：热惰性小，升温快，室内温度分布均匀，设备简单，投资省，适用于耗热量大的高大空间建筑和间歇采暖的建筑,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,分类： 按送风方式分： 集中送风 管道送风 暖风机送风 按空气来源分： 直流式 再循环式 混合式,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,二、辐射采暖系统 概念：辐射采暖是一种利用建筑物内部的顶面、墙面、地面或其他表面进行采暖的系统，辐射采暖是一种卫生条件和舒适标准都比较高的采暖方式 。 主要形式： 高温水或高压蒸汽辐射采暖，适用于工业建筑； 煤气燃烧红外线辐射采暖适用于工业建筑； 电取暖器。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,辐射采

15、暖系统 概念：辐射采暖是一种利用建筑物内部的顶面、墙面、地面或其他表面进行采暖的系统，辐射采暖是一种卫生条件和舒适标准都比较高的采暖方式 特点：有辐射强度和温度的双重作用，造成了真正符合人体散热要求的热环境，使室内围护结构内表面温度比较高，从而减少了四周表面对人体的冷射辐射，具有最佳的舒适感。美观，不占建筑面积，也便于布置家具。而且室内温度分布较均匀，梯度小，节约能量。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,分类 1、低温辐射采暖：辐射表面温度小于800C。 安装位置：顶棚式、地板式、墙壁式、踢脚板式 构造：埋管式、风道式或组合式 特点：舒适性强，节能（能有效利用太阳能、地下热水、采暖和空调系统的

16、回水、热泵型冷水机组、工业与城市余热和废热等），方便实施按户热计量，便于住户二次装修。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,2、中温辐射采暖：辐射表面温度在802000C。 设备：钢制辐射板，块状（用DN1525与DN40的水煤气钢管焊成排管构成加热管，把排管嵌在0.51mm厚的预先压好槽的薄钢板制成的长方形，在钢板背面加设保温层以减少无效热损失，其长度一般为12m），带状就是在长度方向上由几张块状钢制辐射板组装而成。 特点：构造简单，制作维修方便，比普通散热器节省金属约3070。适用于高大的工业厂房、大空间的公共建筑，如商场、

17、展厅、车站等建筑物的全面采暖或局部采暖。,采暖,第四节 对流、辐射采暖系统,3、高温辐射采暖：辐射表面温度高于5000C，如燃气红外辐射器，电红外线辐射器。 设备：石英管（990C）或石英灯辐射器（2232C），其是利用可燃气体或液体通过特殊的燃烧装置进行无焰燃烧，形成800900C的高温，向外界发射出波长为2.7.47um的红外线，在采暖空间或工作地点产生良好的热效应。 适用于燃气丰富而价廉的地区。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,一、散热器 选择要求： 热工性能方面的要求：散热器的传热系数K值越高，说明其散热性能越好。 经济方面的要求：散热器传给房间的单位热量所需金属耗量越少、成本

18、越低，其经济性越好。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,安装使用和工艺方面的要求：散热器应具有一定机械强度和承压能力；散热器的结构形式应便于组合成所需要的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间；散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。 卫生和美观方面的要求：散热器外表面光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间的美观。 使用寿命的要求：散热器应耐腐蚀、不易损坏和使用年限长。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,分类： 1、铸铁散热器 特点：耐腐蚀、使用寿命长、热稳定性好，结构比较简单 。 形式：翼型和柱型,采暖,我国目前应用较多的铸铁散热器有：,A 冀型散热器 翼型散热器制

19、造工艺简单，但传热系数较低、外形不美观、灰尘不易清扫。特别是它的单片散热量大，设计选用时不易恰好组成所需的面积。,圆冀型散热器： 一根内径75mm的管子，外面带有许多圆形肋片的铸件。管子两端配置法兰，可将数根组成平行叠置的散热器组。,长翼型散热器： 外表面有许多竖向肋片，外壳内部为一扁盒状空间。,B 柱型散热器 柱型散热器外表面光滑，每片各有几个中空的立柱相互连通。根据需要的散热面积可将若干单片组装成一组散热器组。目前常用的柱型散热器主要有二柱、四柱两种类型。 与翼型散热器相比，柱型散热器的传热系数高、外形美观、易清除积灰、容易组成所需的散热面积，因而得到较广泛的应用。,不带脚的柱型散热器，便

20、于挂墙安装。,带脚的柱型散热器便于落地安装。,第五节 采暖系统的散热设备及附件,2、钢制散热器 特点：金属耗量少大多数由薄钢板压制焊接而成，耐压强度高一般达到0.81.0MPa而铸铁只有0.4一0.5MPa，外形美观整洁，占地少，便于布置。严重的缺点是容易被腐蚀，使用寿命比铸铁短，在蒸汽采暖系统中及较潮湿的地区不宜使用钢制散热器。 形式：闭式钢串片、板式、柱形及扁管型四大类。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,3、铝制及钢（铜）铝复合散热器： 特点：结构紧凑，重量轻，造型美观，装饰性强，热工性能好，承压高，耐腐蚀性能好，可用于开式系统以及卫生间等潮湿场所。热媒为热水。 形式：柱翼形、管翼

21、形、板翼形,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,4、全铜水道散热器： 特点：过流部分全部采用铜质材料, 耐腐蚀性能好，导热性能好，高效节能，强度好，承压高，不污染水质，装饰性能好。以热水为热媒。但是造价高。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,5、塑料散热器 特点：重量轻，节省金属，防腐性能好。单位面积散热率较金属的低。 形式：竖式、横式,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,6、卫生间专用散热器 特点：功能多样,采暖,二、散热器的布置,散热器一放应安装在外墙的窗台下，这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的影响，使流经室内的空气比较暖和舒适； 为

22、防止冻裂散热器，两道外门之间不设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危险的场 合，散热器应由单独的立、支管供热，且不得装设调节阀； 散热器一般应明装，布置简单。内部装修要求较高的民用建筑可采用暗装。托儿所和幼儿园应暗装或加防护罩，以防烫伤儿童。,在垂直单管和双管热水供暖系统中，一房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室、盥洗室、厕所和厨房等辅助用室和走廊的散热器可与邻室串联连接。两串联散热器之间的串联管直径应与散热器接口直径相同，以便水流畅通； 在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热气流上升的特点，应尽员布置在底层或按一定比例分布在下部各层； 铸铁散热器的组装片数，不宜超过下列数值：二柱-20片；四柱-25

23、片，长翼型-7片。,第五节 采暖系统的散热设备及附件,三 暖气管路布置： 原则：管路沿墙、梁、柱平行敷设，力求布置合理，安装、维护方便，有利于排气，水力条件良好，不影响室内美观。 方式：明装、暗装。除了在对美观装饰方面有较高要求的房间内采用暗装外，一般均采用明装。明装有利于散热器的传热和管路的安装、捡修。暗装时应确保施工质量并考虑必要的检修措施。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,对于上供式供热系统，供热干管暗装时应布置在建筑物顶部的设备层中或吊顶内；明装时可沿暗敷设在过梁和顶棚之间的位置。 对于下供式采暖系统，供热干管和回水或凝水干管均应敷设在建筑物地下室顶板之下或底层地下室之下的采暖

24、地沟内，也可以沿墙明装在底层地面上 无论是明装还是暗装，回水干管均应保证设计坡度的要求。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,四、膨胀水箱 作用： 1、贮存热水采暖系统加热的膨胀水量 2、在自然循环上供下回系统中排气； 3、恒定采暖系统压力。 要求： 膨胀管、溢流管和循环管上严禁装设阀门。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,五、热水采暖系统排气设备 作用： 排出系统中热水产生的气体，避免形成气塞影响循环。 种类： 1、集气罐 2、自动排气阀 3、冷风阀,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,1、集气罐 立式 卧式 立式 卧式,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,2、自动排气阀

25、工作原理：依靠水对浮体的浮力，通过杠杆机构传动力，使排气孔自动启闭，实现自动阻水排气的功能。下图为立式B11-X-4自动排气阀。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,3、冷风阀 多拥在水平式和下供下回式系统中，通过旋紧散热器上专设的丝孔上，以手动方式排除空气。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,六、散热器温控阀 一种自动控制散热器散热量的设备，它由两部分组成： 1、阀体部分 2、感温元件控制部分 作用机理： 温控阀控温范围在1328之间， 控制精度为士1,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,七、热能表（住宅分户安装计量） 热能表：测量进、回水温度差和流量，通过积算器依据相关公式计

26、算出热量消耗，指示给用户，作为收费的依据 。 组成：流量传感器、配对温度传感器 和计算器 安装：建筑入口处。 进户管、出户管暗装。,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,八、水力控制阀 平衡阀 流量控制阀 压差控制阀 锁闭阀 除污器 过滤器,采暖,第五节 采暖系统的散热设备及附件,九、管道补偿器 作用：采暖系统热水管道中管道因受热膨胀而伸长，为保证管网的使用安全而采取的补偿管道温度伸缩的措施。 类型： 自然补偿 方形补偿器 波纹补偿器 套筒补偿器 球形补偿器,采暖,自然补偿管道 管道在敷设时布置成L或Z形弯曲管段， 来补偿直线管段的部分的伸缩量。,固定支撑 煨弯管,自然补偿管道,第五节 采暖

27、系统的散热设备及附件,采暖,方形补偿器当直线管段较长，无法利用自然补偿时，设置。,第五节 采暖系统的散热设备及附件,采暖,波型补偿器 套筒补偿器 优点：安装方便，耐高温， 节省面积，外形美观。,第五节 采暖系统的散热设备及附件,采暖,十、自动排气阀 为了排除上行下给式管网中热水汽化产生的气体，保证管内热水通畅，应在管道最高处安装自动排气阀。,管网 最高处,第五节 采暖系统的散热设备及附件,采暖,第六节 分户、集中采暖热源,分户采暖热源 优点：便于计量、温控，且系统工作压力低，水质易保证，可选散热器和管道及其附件种类比较多。 分类：燃油或燃气热水炉采暖、电热采暖、热泵采暖及利用集中供热的家用换热机组采暖等不同方式。,采暖,第六节 分户、集中采暖热源,燃气采暖 种类：燃气热风炉、燃气红外线辐射采暖、独立燃气采暖炉 优点：自控程度高，可兼作采暖和热水供应；洁净、节能、便于计量、效率高、经济 缺点：烟气无组织、多点、低空排放，产生局部污染；部分设备噪声大，有防火和安全保障问题。,采暖,第六节 分户、集中采暖热源,采暖,家用燃气炉： 快速式：壁挂式，冷水流过带翅片的蛇行管热交换器被燃气加热。 容积式：加热原理同上，气炉内有一个60120L的储水桶。 排气方式： 强制排烟